Microprocessori ad energia nucleare!

Pubblicato: dicembre 5, 2012 in Generale
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NucleareSembrerà strano ma, la “Potenza di calcolo” non è la preoccupazione principale dei progettisti di sistemi elettronici e micro elettronici odierni; la “Potenza energetica” è il vero scoglio da superare.
In effetti più un dispositivo è vorace di energia, più la durata della batteria diminuisce, più i costi aumentano e la dissipazione del calore prodotto, contribuisce al riscaldamento globale.
Il problema è complesso è e francamente di non facile soluzione.
Pensate inoltre che la tecnologia micro elettronica ha negli ultimi anni fatto enormi passi in avanti ed ha consentito la realizzazione di transistor sempre più piccoli e quindi di chip e dispositivi informatici sempre più densi.
Se confrontiamo le dimensioni meccaniche di tali dispositivi ( di parla di frazioni di micron ovvero milionesimi di millimetro) con le dimensioni delle batterie chimiche che li alimentano, chi accorgiamo che le pile sono enormemente più grandi dei dispositivi a cui forniscono l’energia. E’ come se le pile forrero rimaste all’età della pietra mentre tutto il resto ha subito un’evoluzione vertiginosa e frenetica.

Inoltre i nuovi chip ed i nuovi microprocessori richiedono per il loro funzionamento sistemi di alimentazione estremamente sofisticati che producono durante le fasi di avvio, una successione di tensioni e livelli molto articolati a tal punto che esistono dei particolari chip che si occupano proprio di generare la giusta e corretta sequenza di alimentazioni per il loro funzionamento. Un costo ed una complicazione non sempre trascurabile.

In questo scenario capite bene che l’idea di realizzare circuiti integrati auto-alimentati, per quanto possa sembrare assurda, ha un suo fascino e consentirebbe una rivoluzione nel modo di pensare e progettare i nostri apparecchi elettronici.

Fantascienza?
Diciamo proprio di no visto che ci sono una serie di case e produttori che stanno cercandi di realizzare tale impresa.
Se riuscissero a realizzare un dispositivo del genere, riuscite ad immaginare quali potrebbero essere le implicazioni per nostri dispositivi elettronici?

Una tale invenzione potrebbe cambiare l’economia della nostra industria, i produttori di processori ( che realizzano milioni e milioni di processori) potrebbero addirittura trasformarsi anche in “venditori” di energia !

Come si fa a realizzare un sistema o un processore che si auto alimenta?
Be qui la ricerca è aperta anche se esistono alcune idee di base.

Principalmente si pensa a due differenti strategie:
1) inserire un generatore di silicio all’interno del chip che può trarre energia dall’ambiente
2) alimentare il chip con un minuscolo reattore nucleare in grado di fornire energia sufficiente per l’intera vita del dispositivo.

Silicio2Il generatore al silicio può essere una variante della giunzione p-n tipica dei transistor e assorbe l’energia del calore dell’ambiente intorno a un processore per alimentare il processore stesso.
Praticamente è un a micro macchina che grazie ad un dispositivo piezio-elettrico trasforma il movimento meccanico in energia elettrica.
Immaginate di costruire dentro un chip una sorta di molla collegata a due armature elettriche che possono caricarsi elettrostaticamente. Al crescere della carica le due armature si attrarranno l’una con l’altra e tenderanno ad avvicinarsi, quando entreranno in contatto, la carica verrà annullata e la molla riporterà indietro le due armature facendo un lavoro e quindi energia.
Non pretendo che con questa spiegazione siate in grado di costruirne uno ma l’idea di base è questa.

OmarNucleare1L’idea del reattore nucleare è ancora più incredibile ma, vi assicuro che è vera!
L’idea si basa su di una variante del generatore a radioisotopo “NASA Stirling”.
Il dispositivo converte il calore, del decadimento di un piccolissima quantità di polonio-2081, in energia elettrica tramite un convertitore Stirling.
Un simile generatore potrebbe produrre 53W di energia per circa 5 anni.
Se si utilizzasse del Plutonio 238 potrebbe produrre 53W di energia per circa 100 e più anni.
Se si utilizzasse dello Stronzio 90 potrebbe produrre circa 40W di energia per 40 anni.
Saranno pericolosi?
Questo non lo so!

Per sapene di più… molto di più….

  • A. R. Putnam, “Two Dimensional Simulations of a Solid State Maxwell Demon,” in QLSL: Quantum Limits to the Second Law, 2002.
  • C.Richards, M. Anderson, D. Bahr and R. Richards, “Efficiency of Energy Conversion for Devices Containing a Piezoelectric Component,” J. Micromech. Microeng, vol. 14, March 2004.
  • V. Capek and D. P. Sheehan, Challenges to the Second Law of Thermodynamics. Springer, 2005.
  • A. Caponiti and J. Schreiber, “Advanced Stirling Radioisotope Generator ,” U.S. Department of Energy, Tech. Rep., 2
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